CN112798156B - 一种纳米线压力传感器及传感器阵列 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供的一种纳米线压力传感器及传感器阵列，包括：基底、纳米线阵列以及至少两个金属电极，所述金属电极和所述纳米线阵列均位于所述基底的同一面；所述纳米线阵列分布在所述金属电极之间，所述纳米线阵列含有两个以上的纳米线单元，每个所述纳米线单元至少与一个所述金属电极连接，所述金属电极用于给所述纳米线阵列施加电压。本发明中的纳米线压力传感器及传感器阵列具备高灵敏度可进行大面积应用。

Description

一种纳米线压力传感器及传感器阵列

技术领域

本发明涉及微电子及半导体技术领域，具体而言，涉及一种纳米线压力传感器及传感器阵列。

背景技术

目前，应变式的压力传感器基本原理是将外物形变有效的转化为可探测电信号，其传感方式包括了压阻式、压电式、电容式、光电效应等多种机电传感机理。其中，压阻式的压力传感器作为研究应用领域最为广泛的一种类型，是将力学变量通过检测材料的电阻变化，可以方便的利用电学实时检测系统来感知压力变化；另外，电容式压力传感器，其压力敏感单元通常为可变参数的电容结构，通过改变电容间距d、电容面积s、和介电常数ε等参数来改变电容值，从而反应受到的不同的压力状态。

但现有的压阻式、电容式压力传感器，均存在灵敏度不足难以进行大面积应用的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种纳米线压力传感器及传感器阵列，具备高灵敏度可进行大面积应用。

第一方面，本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种纳米线压力传感器，包括：基底、纳米线阵列以及至少两个金属电极，所述金属电极和所述纳米线阵列均位于所述基底的同一面；所述纳米线阵列分布在所述金属电极之间，所述纳米线阵列含有两个以上的纳米线单元，每个所述纳米线单元至少与一个所述金属电极连接，所述金属电极用于给所述纳米线阵列施加电压。

优选地，所述基底上设置有凹槽阵列，所述纳米线阵列对应分布在所述凹槽阵列内。

优选地，所述凹槽宽度范围为：500nm-100μm。

优选地，所述基底为透明基底。

优选地，所述金属电极包括第一金属电极和第二金属电极，所述纳米线阵列包括第一纳米阵列和第二纳米阵列，所述第一纳米阵列与所述第一金属电极连接，所述第二纳米阵列与所述第二金属电极连接，所述第一纳米阵列与所述第二纳米阵列之间形成间隔。

优选地，所述纳米线单元包括：主干结构和分支结构，主干结构与一金属电极连接，所述分支结构阵列排布在所述主干结构上。

优选地，所述第一纳米阵列的主干结构与所述第二纳米阵列的主干结构相互间隔排布，其中所述第一纳米阵列的每相邻两个主干结构之间存在一所述第二纳米阵列的主干结构；

所述第一纳米阵列的分支结构与所述第二纳米阵列的分支结构相互间隔排布，其中，所述第一纳米阵列的每相邻两个分支结构之间存在一所述第二纳米阵列的分支结构。

优选地，所述基底为方形，所述第一金属电极位于所述基底的两个相邻边缘；所述第二金属电极位于所述基底的另两个相邻边缘。

优选地，所述纳米线阵列为网状结构，所述网状结构的相对的两侧边缘分别与所述金属电极相连。

第二方面，基于同一发明构思，本申请通过一实施例提供如下技术方案：

一种传感器阵列，包括：多个如第一方面任一所述的纳米线压力传感器，所述纳米线压力传感器两两相接且阵列排布。

本申请实施例中提供的一种纳米线压力传感器及传感器阵列，包括：基底、纳米线阵列以及至少两个金属电极，所述金属电极和所述纳米线阵列均位于所述基底的同一面；所述纳米线阵列分布在所述金属电极之间，所述纳米线阵列含有两个以上的纳米线单元，每个所述纳米线单元至少与一个所述金属电极连接，即可形成电阻或电容，所述金属电极用于给所述纳米线阵列施加电压。由于金属电极之间的纳米线阵列是由纳米线单元构成，受到压力的时候纳米线单元可感知微弱的形变，即实现高灵敏度的感知。该纳米线压力传感器可进行阵列，阵列之后形成传感器阵列可进行大面积的应用。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明第一实施例提供的纳米线压力传感器第一实现方式的截面结构示意图；

图2是本发明第一实施例提供的纳米线压力传感器的第一实现方式的平面结构示意图；

图3是本发明第一实施例提供的纳米线压力传感器的第二实现方式的截面结构示意图；

图4是本发明第一实施例提供的纳米线压力传感器的第二实现方式的平面结构示意图；

图5是本发明第一实施例提供的纳米线压力传感器的纳米线单元的平面结构示意图；

图6是本发明第一实施例提供传感器阵列的第一实现方式的平面结构示意图；

图7是本发明第一实施例提供传感器阵列的第二实现方式的平面结构示意图；

图8是本发明第一实施例提供的纳米线阵列的第一实现方式的平面结构示意图；

图9是本发明第一实施例提供的纳米线阵列的第二实现方式的平面结构示意图；

图10是本发明第二实施例提供的纳米线压力传感器的制作方法的实施步骤的工艺流程图；

图11是本发明第二实施例提供的纳米线压力传感器的制作方法第一实现方式的工艺流程图；

图12是本发明第二实施例提供的纳米线压力传感器的制作方法第二实现方式的工艺流程图；

图13是本发明第二实施例提供的纳米线压力传感器的制作方法第三实现方式的工艺流程图；

图14是本发明第二实施例提供的纳米线压力传感器的制作方法第四实现方式的工艺流程图。

图标：100-纳米线压力传感器；200-传感器阵列；10-基底；20-纳米线阵列；21-凹槽；22-纳米线单元；30-金属电极；31-主干结构；32-分支结构。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1和图2，本实施例提供一种纳米线压力传感器100，其包括：基底10，布置在基底10上的纳米线阵列以及设置在基底10边缘的金属电极30。

具体的，上述结构在本实施例中具备如下的实施方式：

基底10，用于作为纳米线阵列的载体。

在本实施例中，由于目前大多需要进行压力检测或监测的结构部件均是不平整的，例如具备一定的弧度、转角、折角等；因此，基底10的材料可为柔性材料，作为待测压力位置的贴合材料，以便全面的测试结构件表面受力情况。具体的，柔性材料包括但不限于二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)、聚乙烯萘(PEN)、纤维素化合物(Cellulose)等。在大面积透明隐身装备的舱体或窗体结构上可使用透明基底，例如在对透光性有要求的挡风玻璃(例如飞机、汽车、轮船、舰艇上等)上可使用透光性较好的基底10，优选为二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)及聚乙烯萘(PEN)。

进一步的，为了保证良好的透光性以及形变程度，基底10的厚度范围可设置为5um～1mm。

另外，基底10的材料也可采用硬质材料，即作为直接待测压力的基底10。具体可为硬质的工程塑料，包括但不限于聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯系塑料(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯(PU)、环烯烃聚合物(COP)、环烯烃共聚物(COC)等。

基底10可为大面积的基底，可在基底10上进行多组的金属电极30以及纳米线阵列的阵列(即直接在整体基底上形成纳米线传感器阵列200，参见后文对传感器阵列200的阐述)。

基底10上可设置凹槽21，用于布置纳米线阵列，还有利于提高纳米线阵列的稳定性，并且提高制备效率。与纳米线阵列20相对应的，基底10上的凹槽21也呈阵列排布。本实施例及后续实施例中纳米线的宽度并非决定意义上的纳米线，可做更加宽泛的理解，应当理解的是其宽度由凹槽21的宽度所决定。凹槽21的走向以及分布形状可决定纳米线的阵列形状。

需要说明的是，在某些实施方式中纳米线阵列20可直接附着在无凹槽21的基底10表面。

具体的，凹槽21的宽度范围可控制在500nm-100μm，凹槽21的深度为50nm-10μm。凹槽21的截面形状不作限制，可为：陡直侧壁的矩形状结构、倾斜侧壁梯形结构、半圆形结构或者弧面侧壁的结构，其中，倾斜侧壁的倾斜方向可为开口处相互靠近，也可为开口处相互远离；弧面侧壁的两个弧面可相互靠近呈弧形，也可相互远离呈弧形。

金属电极30，用于给纳米线阵列20施加电压或电流。

具体的，金属电极30可布置在纳米线阵列20的凹槽21的两侧，也可设置在一条或多条凹槽21的两侧，并且金属电极30与凹槽21位于基底10的同一侧面，如图1或图3所示。该金属电极30可以构成导线阵列，如图3所示。金属电极30可以为金Au、铜Cu、铝Al、银Ag、铂Pt、钼Mo、钨W、镁Mg等低电阻率材料，可根据需要选择不同的金属电极30进行使用，便于调整。为了获得更好的沉底附着力、粘附性和成品结构可靠性，该金属材料与衬底之间可以添加包括铬Cr、镍Ni、钛Ti等粘附层材料。该金属电极30线宽范围为1μm至1mm，厚度范围为100nm至1μm，可以根据透光率和电磁屏蔽等要求，进行金属电极30的线宽、厚度和结构调整。进一步的，金属电极30可直接布置在基底10的表面，也可在基底10上开设对应的安装槽，用于设置金属电极30。

请参阅图4，进一步的在本实施例中，可将某一方向(如横向排布或纵向排布)的金属电极30引入到另一方向上。具体的，在可将传感器阵列200中的每个传感器上的金属电极30(包括第一电极和第二电极)呈对角设置，具体的，若基底10的上表面为方形(如长方形、正方形)状，第一电极可设置在方形基底上表面的两个相邻的边缘，第二电极设置在方形基底上表面的另两个相邻的边缘，第一电极与第二电极形成对角结构，如图4所示。这样可进一步的提高纳米线压力传感器100的均匀性，保证测试的精确性；并且这样的设计结构可在纳米线压力传感器100形成阵列后显著的提高传感器阵列200的均匀性和电磁屏蔽性能。

当传感器阵列200覆盖在大面积的装备表面的时候，每个纳米线压力传感器100对应检测一个位置的压力变化，从而精细的感知装备表面的各区域的受力情况。

纳米线阵列20，设置在凹槽21中，用于感应压力状态变化。纳米线阵列20中包含两个以上的纳米线单元22，每个纳米线单元22至少与一个金属电极30相连。在本实施例中提供两种具体的实施方式：

1、电容式

通过纳米线阵列20形成电容结构，电容结构的纳米线阵列20即形成压力敏感单元，通过改变电容间距d、电容面积s、和介电常数ε等参数来改变电容值，在受到外界压力的时候上述参数产生变化就会影响电容值，从而间接的实现压力测量。电容式的纳米线阵列20直接应用电学参数变化来测试压力的过程中，压力应激敏感度非常高，高灵敏度可以使传感器获得更低的能耗与更广泛的应用潜力。

具体的，在纳米线阵列20中可包括与第一金属电极相连的第一纳米阵列以及与第二金属电极相连的第二纳米阵列，这样第一纳米阵列与第二纳米阵列上均可包括多个分支结构32，并且第一纳米阵列与第二纳米阵列之间的分支结构32相互不接触，形成间隔，优选为均匀的间隔。第一纳米阵列与第二纳米阵列形成电容结构。进一步的，在第一纳米阵列的纳米线单元22和第二纳米阵列的纳米线单元22具有一个或多个主干结构31，主干结构31与金属电极30呈垂直分布，分支结构32连接在主干结构31上，并且分支结构32与主干结构31连接时呈阵列排布，如图5所示。第一纳米阵列的分支结构32与第二纳米阵列的分支结构32相互交错排布。也即第一纳米阵列的主干结构31与第二纳米阵列的主干结构31相互间隔排布，其中第一纳米阵列的每相邻两个主干结构31之间存在一第二纳米阵列的主干结构31；第一纳米阵列的分支结构32与第二纳米阵列的分支结构32相互间隔排布，其中，第一纳米阵列的每相邻两个分支结构32之间存在一第二纳米阵列的分支结构32。最终形成的纳米线阵列20具有均匀的分支结构32，可以感应到某一区域的微弱压力变化，具备高精度精确定位压力点的特性。

需要说明的是，在本实施例中纳米线阵列20也可仅包括主干结构31。

请参阅图6和图7，可将上述由基底10、金属电极30以及纳米线阵列20等形成的单一传感器结构作为一个整体单元进行阵列，根据需求形成面积较大传感器阵列200，在进行整列的时候，每个整体单元的排布方向均可保证一致，如图6所示。优选的，每相邻的两个整体单元中的纳米线阵列20排布方向相互垂直呈90度(可理解为大致呈90度，允许误差的产生，精度越高效果越好)，此时可优选图4所示的纳米线传感器进行阵列，阵列后如图7所示。这样的分布结构可保证传感器整列具有较高的一致性，还能避免多个整体单元形成整列后产生累积误差，导致测试结果不够准确，也即传感器阵列200包括第一传感整列和第二传感阵列，第一传感阵列的纳米线的主干结构31和第二传感阵列的纳米线主干结构31相互垂直。

2、电阻式

通过纳米线阵列20形成的电阻式传感器，是将力学变量通过检测材料的电阻变化，可以方便的利用电学实时检测系统来感知压力变化。具体的，在基底10上形成的纳米线阵列20为可导电的单元阵列结构，具体来说阵列后形成网状结构，金属电极30与纳米线阵列20的边缘相连，连接的位置可为纳米线阵列20相对的两侧边缘。其中形成的纳米线阵列20的网状结构的网格形状可具有多种实施方式，网格形状可如：方形(正方形或长方形，如图8所示)、正六边形(如图9所示)以及三角形等，不作限制。在本实施例中，优选的网格形状可为正六边形，正六边形的网格形状可形成蜂窝状(在制备时需要形成蜂窝状的凹槽阵列)的纳米线阵列20，蜂窝状的纳米线整列具有透光性好的特点，应用在具有透光要求的结构件上光线具有更好通过性，应用在大面积透明隐身装备舱体或窗体结构上具备更大的优势。

本实施例中上述的纳米线压力传感器100及传感器阵列200在检测时，可以在金属电极30上施加恒定电压(对应电容式)或者电流(对应电阻式)，通过检测对应电流或者电压的变化来检测该结构区域所承受压力值大小。

本实施例中的纳米线压力传感器100及传感器阵列200，其中纳米线压力传感器100是由机材料基底以及固定分布在凹槽21内的具备优异电学和机械性能的纳米线为主体电学传感材料构成。纳米线阵列20作为信号感知和传导结构，通过电阻率或者电容参数等电学信号变化来感知材料应变，获取压力数据，该纳米线压力传感器100的拓展性强，可以进行大面积应用拓展；并且该基于纳米线的压力传感器可以在低电压下，进行低能耗和高响应速度进行大范围、高灵敏度及高稳定性的压力信号采集。纳米量级纳米线线宽保证了其高透明度和柔性，当采用柔性有机材料作为纳米线阵列20承载的基底材料时，该纳米线压力传感器100及传感器阵列200可以广泛应用于柔性触感显示器、电子皮肤、软体机器人、动态能量收集器等。同时，该压力传感器具有优异的透光性能和电磁屏蔽功能，可用于大面积透明隐身装备舱体或窗体结构中。

第二实施例

请参阅图10与图11，在本实施例中提供一种纳米线压力传感器的制作方法，该制作方法可用于制作第一实施例中的纳米线压力传感器及传感器阵列。具体的该方法包括：

步骤S10：获取有机材料基底；

步骤S20：根据需要获取的纳米线阵列结构，在所述基底上制备凹槽阵列；

步骤S30：在所述凹槽阵列中填充导电材料，形成纳米线阵列；其中，所述纳米线阵列中包含多个；

步骤S40：在所述基底上附着与所述纳米线阵列相连的金属电极，获得纳米线压力传感器；其中，每个所述纳米线单元至少连接一个所述金属电极。

在步骤S10中，基底可为透明基底，也可为不透明基底；可给选择合适的有机固体材料作为支撑的基底。如果作为待测压力位置的贴合材料，则可为柔性有机材料，种类包括二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)、聚乙烯萘(PEN)、纤维素化合物(Cellulose)等，厚度范围5μm至1mm。如果作为直接待测压力的基底材料，可以是硬质工程塑料，包括PC、PS、PMMA、PU、COP、COC等。

进一步的，基底的形状不做限制，可为平整的硬质或柔性的薄膜状，也可为硬质的弧面状。

在步骤S20中，开设凹槽的所采用的工艺可根据纳米线阵列的结构和尺寸范围来进行选择，包括但不限于半导体工艺、激光加工工艺及多轴数控加工等。确定工艺之后可按照需要阵列的纳米线阵列结构进行加工或蚀刻，阵列形状如蜂窝状、方形网格状、交错分布的条形状，可具体参考第一实施例中对纳米线阵列的阐述。例如，对于纳米线线宽大于10μm的凹槽阵列图形，可以采用多轴数控机床加工等方式来实现凹槽阵列结构的制备；对于纳米线线宽大于500nm的凹槽阵列图形，可以采用光刻及等离子体干法刻蚀等方式来实现凹槽阵列结构的制备；对于纳米线线宽大于5um的凹槽阵列图形，可以采用激光加工工艺5um；对于纳米线线宽大于1nm小于1um的凹槽阵列图形，可以采用电子束刻蚀。

例如在制备电容式的压力传感器的时候，制备的凹槽阵列应当包括：第一凹槽阵列和第二凹槽阵列，第一凹槽阵列和第二凹槽阵列中均包括多个凹槽单元(阵列中的单个个体)，第一凹槽阵列的每相邻两个凹槽单元之间存在一第二凹槽阵列的凹槽单元，这样在导电纳米线填充到凹槽后就可形成电容结构。

在步骤S30中，将导电纳米线填充到凹槽中的具体方法可为经过表面处理后进行液态选区覆盖，在电场的引导下进行选区覆盖，液态纳米线刮涂，硅胶蘸棒涂布等。例如，基底为硬质的弧面状时可采用在电场的引导下进行选区覆盖，或在施加电场的情况下进行涂布，从而在弧面基底的凹槽中填充出纳米线阵列。

请参阅图12，在执行步骤S30之前，还可包括步骤S301：对基底进行表面处理，可具体处理基底的两个表面也可仅处理基底上具有凹槽阵列的表面。表面处理操作包括等离子体处理、氧化剂浸泡、高温和/或激光辐照等其中的一种或多种，以此提高基底表面对纳米线的附着力的亲和作用。

进一步的，在步骤S30之前还可包括步骤S302：在基底的非凹槽区域覆盖掩膜。该掩膜可以用半导体加工的方法进行涂胶、光刻和图形制备；该掩膜也可以用激光加工工艺及多轴数控加工等方案直接对硬质薄膜进行成型工艺，制备出在纳米线涂布之后可方便去除的荫罩板掩膜。通过该掩膜可对涉及未覆盖导电纳米线材料区域进行绝缘性保护，实现仅在凹槽中填充出纳米线阵列，以使后期的检测进程中，传感压敏电容结构以及传感压阻结构不受干扰和破坏。

在步骤S40中，制备的金属电极可为基底上的一对金属电极，也可以为分布在两两凹槽之间的金属电极阵列，纳米线阵列中的纳米线单元至少连接有一个金属电极。具体的，金属电极可为Au、Cu、Al、Ag、Pt、Mo、W、Mg等低电阻率材料。为了获得更好的沉底附着力、粘附性和成品结构可靠性，该金属材料与基底之间可以添加包括Cr、Ni、Ti等粘附层材料。

上述的金属电极的具体制备工艺可采用如下工艺：

金属剥离工艺、干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺、阴罩掩膜金属图形化工艺。以金属剥离工艺为例，例如金属电极为Al，可以对基底进行光致抗蚀剂涂布(旋涂、喷涂、挂涂等)、曝光(可以是接触式、步进式、无掩膜激光直写等各种曝光方法)、显影等光刻工艺，使得光致抗蚀剂根据设计需求图形化；之后对覆盖有图形化光致抗蚀剂的基底进行Al金属薄膜沉积(蒸发、溅射、电镀等均可)；然后，对样品进行光致抗蚀剂去除工艺(例如丙酮浸泡和超声去除)，以去除光致抗蚀剂及其表面附着的金属，没有光刻胶阻隔部分的金属是直接附着于衬底的，最后形成金属电极。另外在本申请中未做解释的工艺可参照现有的公开方案执行。

粘附层材料添加可采用与金属电极制备时相同的方式，具体在制备金属电极的时候采用相同工艺先进行粘附层的制备然后进行金属电极的制备，具体可参见上述金属电极的具体制备工艺的说明。

进一步的，请参阅图13，若在本实施例中采用的柔性薄膜基底，步骤S40之后或步骤S40还可包括步骤S50：将基底粘附于目标结构的表层。目标结构为需要进行压力检测的结构，具体包括平面结构、曲面结构或其他不规则结构，例如目标结构可为大面积的弧面玻璃、弧面或曲面显示屏等。若为透明的目标结构还可在粘附完成之后对基底、纳米线阵列以及金属电极进行高温处理，以提高纳米线阵列、金属电极与基底的粘附性以及基底与目标结构的粘附性，对纳米线阵列、金属电极与基底的粘附性提升效果更为显著；例如，当基底材料为PMMA时，附着的目标结构为PET材料时，可进行温度为小于等于120度的高温处理。还可进行增透膜涂布，以增强其透光性、电磁屏蔽性能。

需要说明的是，在步骤S40之后也可直接对步骤S30获得的传感器中间品进行高温处理，最后得到纳米线压力传感器，以此纳米线阵列、金属电极与基底的粘附性，提高纳米线阵列的稳定性。

进一步的，请参阅图14，在步骤S40之后还可包括步骤S60，对基底进行高温定型，获得最终需要的形状，便于进行大面积的压力传感器制备。

本实施例中提供的一种纳米线压力传感器的制作方法，通过获取有机材料基底；通过有机材料基底可便于高温处理塑形。然后，根据需要获取的纳米线阵列结构，在基底上制备凹槽阵列；在凹槽阵列中填充导电材料，形成纳米线阵列，通过凹槽的引导可使得填充的纳米线阵列更加均匀可靠；其中，纳米线阵列中包含多个纳米线单元；在基底上附着与纳米线阵列相连的金属电极，获得纳米线压力传感器；其中，每个纳米线单元至少连接一个所述金属电极，即可形成电容式或电阻式的压力传感器，由于本发明通过选用有机材料基底保证了可塑性，同时在基底上附着的导电材料，通过凹槽的限制形成纳米线阵列，纳米线阵列具有高均匀性以及高灵敏度，可以感知基底上任意区域的细微形变，最终制备出的压力传感器将具备高感知度的压力传感器；同时，该方法通过阵列的方式还可适用于大面积的压力传感器的制备。

另外，本实施例中提供的一种纳米线压力传感器的制作方法，其整套制作过程通过多流程相互配合(包括半导体工艺、激光加工工艺及多轴数控加工等)，完成了有机材料基底的纳米线阵列网络精密图形化加工，并且具体工艺可根据纳米线阵列的结构以及尺寸范围来进行具体选择，最后将金属电极附着在基底上即可完整整个制备过程。制备过程中可采用柔性有机薄膜材料以及可宏观形变材料作为纳米线阵列承载的基底材料，来轻松的实现曲面结构表面的大面积拓展性压力探测。由该方法制备的纳米线压力传感器的压力检测是依靠纳米线阵列的变形进行感知，因此可实现低能耗和高响应速度的检测，并且可选择大面积的基底进行蚀刻凹槽，就可应用进行大范围、高灵敏度及高稳定性的压力信号采集。因此，该压力传感器可以广泛应用于柔性触感显示器、电子皮肤、软体机器人、动态能量收集器等。同时，当选用透明基底进行制备时，该纳米线压力传感器就具有优异透光性能和电磁屏蔽功能，可用于大面积平面或者曲面透明隐身装备舱体或窗体结构的制备及优化等应用。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种传感器阵列，其特征在于，包括：多个纳米线压力传感器，所述纳米线压力传感器两两相接且阵列排布，每相邻的两个所述纳米线压力传感器排布方向相互垂直；所述纳米线压力传感器包括：基底、纳米线阵列以及至少两个金属电极，所述金属电极和所述纳米线阵列均位于所述基底的同一面；所述基底上设置有凹槽阵列，所述纳米线阵列对应分布在所述凹槽阵列内；所述纳米线阵列分布在所述金属电极之间，所述纳米线阵列含有两个以上的纳米线单元，每个所述纳米线单元至少与一个所述金属电极连接，所述金属电极用于给所述纳米线阵列施加电压；所述金属电极包括第一金属电极和第二金属电极，所述纳米线阵列包括第一纳米阵列和第二纳米阵列，所述第一纳米阵列与所述第一金属电极连接，所述第二纳米阵列与所述第二金属电极连接，所述第一纳米阵列与所述第二纳米阵列之间形成间隔；所述纳米线单元包括：主干结构和分支结构，主干结构与一金属电极连接，所述分支结构阵列排布在所述主干结构上；所述第一纳米阵列的主干结构与所述第二纳米阵列的主干结构相互间隔排布，其中所述第一纳米阵列的每相邻两个主干结构之间存在一所述第二纳米阵列的主干结构；所述第一纳米阵列的分支结构与所述第二纳米阵列的分支结构相互间隔排布，其中，所述第一纳米阵列的每相邻两个分支结构之间存在一所述第二纳米阵列的分支结构。

2.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述凹槽的宽度范围为：500nm-100μm。

3.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述基底为透明基底。

4.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述基底为方形，所述第一金属电极位于所述基底的两个相邻边缘；所述第二金属电极位于所述基底的另两个相邻边缘。

5.根据权利要求1所述的传感器阵列，其特征在于，所述纳米线阵列为网状结构，所述网状结构的相对的两侧边缘分别与所述金属电极相连。

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